ÍNDICE 2. PROPIEDADES MECÁNICAS 2.1 Bulones, tornillos y espárragos. 2.1.1 Nomenclatura de las clases de calidad........................................ 384 2.1.2 Características mecánicas de los bulones, tornillos y espárragos....................... 384 2.1.3 Marcado de los bulones, tornillos y espárragos.................................. 385 2.2 Tuercas DIN, paso grueso y paso fino. 2.2.1 Nomenclatura de las clases de calidad........................................ 386 2.2.2 Características mecánicas de las tuercas...................................... 386 2.2.3 Marcado de las tuercas................................................. 386 2.3. Tuercas ISO, paso grueso. 2.3.1 Nomenclatura de las clases de calidad........................................ 387 2.3.2 Características mecánicas de las tuercas...................................... 387 2.3.3 Marcado de las tuercas................................................. 388 2.4. Tuercas ISO, paso fino. 2.4.1 Nomenclatura de las clases de calidad........................................ 389 2.4.2 Características mecánicas de las tuercas...................................... 389 2.4.3 Marcado de las tuercas................................................. 390 2.5. Tuercas, especificaciones de calidad según dureza. 2.5.1 Nomenclatura de las clases de calidad........................................ 390 2.5.2 Características mecánicas de las tuercas...................................... 390 2.5.3 Marcado de las tuercas................................................. 390 2.6. Tuercas remachables. 2.6.1 Características mecánicas de las tuercas remachables............................. 391 2.7. Relación entre la dureza y la resistencia a la tracción de los aceros. 2.7.1 Tablas de durezas correspondientes.......................................... 392 2.8. Pares de apriete. 2.8.1 Tablas de pares de apriete................................................ 393 2.8.2 Coeficientes de fricción................................................. 395 2.9. Dimensionado de uniones atornilladas. 2.9.1 Estimación de los diámetros de los tornillos.................................... 397 2.9.2 Longitud de roscado útil para agujeros ciegos.................................. 397 2.9.3 Presión superficial máxima............................................... 398 2.9.4 Medidas para mejorar la fuerza de apriete en las uniones atornilladas.................. 398 383
ROSCAS 2.1 BULONES, TORNILLOS Y ESPÁRRAGOS NORMA DIN ISO: 898 Parte 1 ISO: 898 Parte 1 NF: E 25-100 Propiedades mecánicas de bulones, tornillos y espárragos en acero. Las siguientes clases de calidad y sus características mecánicas, se aplican a los bulones, tornillos y espárragos con rosca métrica ISO, de diámetro nominal d 39mm., construidos en acero al carbono y ensayados a temperatura ambiente. Éstas no se aplican a los tornillos sin cabeza y similares, ni con requisitos especiales como: la soldabilidad, la resistencia a la corrosión (ver DIN-267 Parte II y ISO- 3506), la resistencia a temperaturas superiores a +300ºC o inferiores a -50ºC (ver DIN-267 Parte 13). Este sistema de designación de calidades puede ser utilizado para los diámetros d > 39mm. dando por hecho que, todas las exigencias mecánicas prescritas por las clases de calidad, serán debidamente respetadas. 2.1.1 Nomenclatura de las clases de calidad. Los símbolos de las clases de calidad consisten en dos cifras separadas por un punto; ejemplo: 10.9; con las cuales se indican las características mecánicas más importantes. La primera cifra indica, en N/mm 2, un 1/100 de la resistencia nominal a la tracción, ver Rm en la tabla. Para la clase de calidad 10.9, la resistencia a la tracción es: 10 x 100 = 1000 N/mm 2. La segunda cifra indica, por 10, la relación entre el limite inferior de fluencia Rel (o límite convencional de elasticidad R p0,2 ) y la resistencia nominal a la tracción Rm; entoces, para una clase de calidad 10.9, la segunda cifra 9 = 10 x 900/1000. Y por último, la multiplicación de ambas cifras entre si, nos da 1/10 del límite elástico en N/mm 2, siguiendo el ejemplo: 10 x 9 = 1/10 x 900 N/mm 2. 2.1.2 Características mecánicas de los bulones, tornillos y espárragos Características mecánicas 3.6 4.6 4.8 5.6 8.8 5.8 6.8 1) 9.8 3) 10.9 12.9 d<16 mm. d>16 mm. 2) Resistencia a la tracción R m 4) N/mm 2 HV F 98N Brinell HB F = 30 D 2 nom. mín. mín. máx. mín. máx. 300 400 400 500 500 600 800 800 900 1000 1200 330 400 420 500 520 600 800 830 900 1040 1220 95 120 130 155 160 190 250 255 290 320 385 250 250 250 250 250 250 320 335 360 380 435 90 114 124 147 152 181 238 242 276 304 366 238 238 238 238 238 238 304 318 342 361 414 Rockwell mín. HRB HRC 52 67 71 79 82 89 - - - - - - - - - - - 22 23 28 32 39 HR máx. HRB HRC 99,5 99,5 99,5 99,5 99,5 99,5 - - - - - - - - - - - 32 34 37 39 44 superf. HV 0,3 Límite inferior de fluencia R el 6) N/mm 2 Límite convencional de elasticidad Rp 0,2 N/mm 2 Esfuerzo bajo carga de prueba máx. nom. mín. nom. mín. /R ef o /Rp 0,2 N/mm 2 - - - - - - 5) 5) 5) 5) 5) 180 240 320 300 400 480 - - - - - 190 240 340 300 420 480 - - - - - - - - - - - 640 640 720 900 1080 - - - - - - 640 660 720 940 1100 0,94 0,94 0,91 0,93 0,90 0,92 0,91 0,91 0,90 0,88 0,88 180 225 310 280 380 440 580 600 650 830 970 Alargamiento después de la ruptura A5% mín. 25 22 14 20 10 8 12 12 10 9 8 Resistencia a la tracción bajo carga de cuña Resiliencia mín. Los valores para tornillos y bulones enteros (no los espárragos) deben ser iguales a los valores mínimos de resistencia a la tracción indicados anteriormente. - - - 25 - - 30 30 25 20 15 Solidez de la cabeza Altura mínima de la zona de rosca no descarburada, E Profundidad máx. de descarburación, G 384 No hay rotura - - - - - - 1/2H 1 1/2H 1 1/2H 1 2/3H 1 3/4H 1 - - - - - - 0,015 0,015 0,015 0,015 0,015
2.1 BULONES, TORNILLOS Y ESPÁRRAGOS 1) Para la clase 8.8 con diámetro d 16 mm. existe un riesgo incrementado de arrancamiento de tuerca, en el caso de exceso de la carga. Se recomienda referirse a la ISO 898-2. 2) Para los bulones de construcción el límite es 12mm. 3) Se aplican únicamente para diámetro nominal d 16 mm. 4) Las características de tracción mínimas se aplican a los a productos con una longitud nominal L 2,5 d. La dureza mínima se aplica a los productos con una longitud nominal L < 2,5 d, y a otros productos que no pueden ser ensayados a tracción debido a su forma, ejemplo: por la configuración de la cabeza. 5) La dureza superficial no puede estar más de 30 puntos (HV 0,3) por encima de la del núcleo. Ejemplo: para la clase 10.9 la dureza superficial máxima = 390 HV.6) 6) En el caso de que el límite inferior de fluencia, R el, no pueda ser determinado, esta permitido medir el límite convencional de elasticidad, R p0,2. - Cuando el acero martensítico con bajo contenido en carbono es utilizado en la clase 10.9, el símbolo 10.9 debe de ser subrayado: 10.9. - Los espárragos, con un diámetro nominal d 5mm., deben ser marcados para las clases de calidad 8.8. Los espárragos con rosca para montaje fijo, deben ser marcados sobre el plano de la extremidad del lado de la tuerca, ver fig. 3. Está autorizado otro método de identificación, con símbolos, tal como de representa en la fig. 4. fig. 3. fig. 2. Variación de las características a temperaturas elevadas Clase de calidad +20ºC +100ºC +200ºC +250ºC +300ºC Límite inferior defluencia R el o límite convencional de elasticidad R p0,2 N/mm 2 5,6 300 270 230 215 195 8,8 640 590 540 510 480 10,9 940 875 790 745 705 12,9 1100 1020 925 875 825 Clase de calidad 8.8 9.8 10.9 12.9 Símbolo de marcado fig. 4. - El roscado a izquierdas, para un diámetro nominal d 5mm., debe ser marcado con el símbolo indicado en la figura 5, ya sea en la cabeza del tornillo o en el extremo de la caña. Otra posibilidad de marcado, como la indicada el la figura 6, puede ser utilizada para los bulones y los tornillos de cabeza hexagonal. 2.1.3 Marcado de los bulones, tornillos y espárragos. - El marcado de todas las clases de calidad es obligatorio para los bulones y los tornillos de cabeza hexagonal, de diámetro nominal d 5mm. de preferencia en la cara superior de la cabeza, ver fig. 1. fig. 5. fig. 6. fig. 1. - El marcado de las clases de calidad 8.8 es obligatoria para los tornillos de cabeza con hexágono interior, tipo "Allen", de diámetro nominal d 5mm. de preferencia en la parte superior de la cabeza, ver fig. 2. - El símbolo de identificación del fabricante es necesario para todos los productos que deben ser marcados con las clases de calidad. - Para los otros tipos de bulones y tornillos, debe ser efectuado el mismo sistema de marcado. El marcado de elementos especiales puede ser realizado después de acuerdo entre el cliente y el fabricante. www.dexterfasteners.com 385
2.2 TUERCAS DIN, PASO GRUESO Y PASO FINO NORMA DIN ISO: 267 Parte 4 ISO: - NF: - Características mecánicas de las tuercas DIN en acero, con cargas según DIN 267 parte 4 de paso grueso y fino. Las clases de calidad mencionadas, así como sus características mecánicas, se aplican a las tuercas con rosca métrica ISO de paso grueso y paso fino con tolerancias de roscado 6G, y 4H a 7H, de diámetro nominal hasta 39mm. inclusive; con entrecaras de sobremedida o diámetro exterior mínimo de 1,45 D, y altura mínima de 0,8 D, incluyendo el fresado normal del roscado; ya sean en acero al carbono, o en acero aleado ligeramente, y ensayadas a temperatura ambiente. Además, estas clases de calidad, se aplican únicamente a las tuercas denominadas "DIN", cuando las características mecánicas se refieren a la DIN 267 Parte 4; ejemplo: tuerca hexagonal DIN 555 y DIN 934. Es aconsejable, para los nuevos, utilizar las tuercas "ISO"; ejemplo: ISO 4032 o ISO 4034; ya que, éstas ofrecen una resistencia mejor a la carga de la ISO 898/2, y abandonar, en el futuro, la DIN 267 Parte 4 en favor de la ISO 898/2. Esta norma no se aplica a las tuercas que tienen especificaciones particulares, tales como: soldabilidad, resistencia a la corrosión conforme a la DIN 276 Parte 11; resistencia a temperaturas por encima de +300ºC., o por debajo de -50ºC. conforme a la DIN 267 Parte 13; seguridad conforme a la DIN 267 Parte 15. Las tuercas en acero dulce para decoletaje, no deben ser utilizadas a temperaturas por encima de +250ºC. Existe un riesgo incrementado de arrancamiento de la uniones, realizadas con roscas, con tolerancias por encima de 6g/6H. La utilización de esta norma para tuercas por encima de 39mm. será permitida, solo, si éstas cumplen con todos los requerimientos y características. 2.2.1 Nomenclatura de las clases de calidad. El símbolo consiste en una cifra que indica, en N/mm 2, un 1/100 del esfuerzo de carga ; ejemplo: la clase 8 tiene un esfuerzo de carga de: 8 x 100 = 800 N/mm 2. Este esfuerzo de carga es igual a la resistencia mínima a la tracción de un tornillo, que puede ser cargado sin arrancamiento, siempre que este unido a la tuerca correspondiente. Las tuercas de una calidad superior, generalmente, pueden ser utilizadas en el lugar de otras de calidad inferior. 2.2.3 Marcado de las tuercas. Las tuercas Hexagonales M5, deben ser marcadas con el símbolo de la clase de calidad; una barra vertical a cada lado del símbolo, y la marca o símbolo de identificación del fabricante encima o al lado; ver fig. 1. Las tuercas hexagonales DIN 555 y DIN 934, y las tuercas almenadas DIN 935 en acero dulce de decoletaje deben, además, ser marcadas con una estría en una de las caras; ver fig. 2. Estria fig. 1. fig. 2. Las tuercas con rosca a izquierda deben ser marcadas con una flecha, orientada hacia la izquierda, en una de sus caras, o con una muesca en los cantos de las caras situada a la mitad de la altura de la tuerca; ver fig. 3. fig. 3. Para establecer una diferenciación clara entre la tuercas "ISO" y la tuercas "DIN", la clase de calidad debe de ser marcada con una barra vertical a cada lado del símbolo; ejemplo: 8. 2.2.2 Características mecánicas de las tuercas. Característ. mecánicas 4 5 6 8 10 12 Esfuerzo de carga de pueba N/mm 2 N/mm 2 400 500 600 800 1000 1200 HV 5 máx. Brinell HB 30 máx. Rockwell HRC máx. Ensayo de ensanchamiento * Sólo por encima M 16 386 302 302 302 302 353 353 290 290 290 290 335 335 30 30 30 30 36 36 ver DIN 267 Parte 21
2.3 TUERCAS ISO, PASO GRUESO NORMA DIN ISO: 898 Parte 2 ISO: 898 Parte 2 NF: E25-400 Características mecánicas de las tuercas ISO en acero, con cargas según ISO 898/2 y rosca métrica ISO de paso grueso. Las clases de calidad mencionadas, así como sus características mecánicas, se aplican a las tuercas con rosca métrica ISO de paso grueso con tolerancias de roscado 6H,de diámetro nominal hasta 39 mm. inclusive; con entrecaras de sobremedida según ISO 272, y altura 0,5 D; ya sean en acero al carbono, o en acero aleado ligeramente, y ensayadas a temperatura ambiente. Además, estas clases de calidad, se aplican únicamente a las tuercas denominadas "ISO"; ejemplo: ISO 4032 o ISO 4034. Esta norma no se aplica a las tuercas que tienen especificaciones particulares, tales como: soldabilidad, resistencia a la corrosión conforme a la DIN 267 Parte 11; resistencia a temperaturas por encima de +300ºC., o por debajo de -50ºC. conforme a la DIN 267 Parte 13; seguridad conforme a la DIN 267 Parte 15. Las tuercas en acero dulce para decoletaje, no deben ser utilizadas a temperaturas por encima de +250ºC. Existe un riesgo incrementado de arrancamiento de la uniones, realizadas con roscas, con tolerancias por encima de 6g/6H. La utilización de esta norma para tuercas por encima de 39 mm. será permitida, solo, si éstas cumplen con todos los requerimientos y características. 2.3.1 Nomenclatura de las clases de calidad. Para tuercas de altura nominal 0,8 D, capacidad de carga máxima Bulones y tornillos a montar de la tuerca Gama de diámetros 4 3,6 4,6 4,8 > M 16 5 3,6 4,6 4,8 M 16 5,6 5,8 todos 6 6,8 todos 8 8,8 todos 9 8,8 > M 16 M 39 9,8 M 16 10 10,9 todos La designación de las clases de calidad de estas tuercas consiste en dos cifras. La primera cifra indica que la capacidad de carga es reducida en comparación con las tuercas de altura nominal 0,8 D. La segunda cifra indica un 1/100 del esfuerzo bajo carga, nominal, en N/mm 2.; ejemplo: la clase de calidad 04 tiene un esfuerzo bajo carga, nominal, de 4 x 100 = 400 N/mm 2. 2.3.2 Características mecánicas de las tuercas. 04 05 nominal Esf. bajo carga Esf. bajo carga Rockwell Rockwell mm. Hv HRC Hv HRC desde hasta N/mm 2 mín. máx. mín. máx. N/mm 2 mín. máx. mín. máx. - 4 4 7 7 10 380 188 302-30 500 272 353 27,8 36 10 16 16 39 39 100 - - 4 5 nominal Esf. bajo carga Esf. bajo carga Rockwell Rockwell mm. Hv HRC Hv HRC desde hasta N/mm 2 mín. máx. mín. máx. N/mm 2 mín. máx. mín. máx. - 4 520 4 7 580 - - - - - 130 302-30 7 10 590 10 16 610 16 39 510 630 146-117 302-30 39 100 - - 128-6 8 nominal Esf. bajo carga Esf. bajo carga Rockwell Rockwell mm. Hv HRC Hv HRC desde hasta N/mm 2 mín. máx. mín. máx. N/mm 2 mín. máx. mín. máx. 12 12,9 M 39 La designación de las clases de calidad de estas tuercas consiste en una sola cifra, que corresponde a la primera cifra de la clase de calidad del bulón o del tornillo, con la cual, las tuercas pueden ser roscadas. La combinación conforme a lo indicado en la tabla, está destinada a obtener ensamblajes capaces de asegurar el esfuerzo bajo carga, sin que se produzca el arrancamiento de los hilos de rosca de la tuerca. Por lo general, una tuerca de clase de calidad más alta puede remplazar a una de clase de calidad más baja. Para tuercas de de altura altura nominal nominal 0,5 D 0,8 < 0,8 D, D, capacidad de carga máxima reducida. de la tuerca Esfuerzo bajo Esfuerzo bajo carga carga nominal N/mm 2 real N/mm 2 04 400 380 05 500 500-4 600 800 170-4 7 670 810 150 302-30 7 10 680 830 188 302-30 10 16 700 840 16 39 720 170-920 233-39 100-142 - - 207 353 38-9 10 nominal Esf. bajo carga Esf. bajo carga Rockwell Rockwell mm. Hv HRC Hv HRC desde hasta N/mm 2 mín. máx. mín. máx. N/mm 2 mín. máx. mín. máx. - 4 900 170-1040 4 7 915 1040 7 10 940 1040 272 353 28 38 188 302 30 10 16 950 1050 16 39 920 1060 39 100 - - - - - - www.dexterfasteners.com 387
2.3 TUERCAS ISO, PASO GRUESO 12 nominal Esf. bajo carga Rockwell mm. Hv HRC desde hasta N/mm 2 mín. máx. mín. máx. - 4 1150 4 7 1150 7 10 1160 295 1) 272 2) 353 31 1) 28 2) 38 10 16 1190 16 39 1200 - - 39 100 - - - - - - - 1) para tuercas ISO 4032, tipo 1. 2) para tuercas ISO 4033, tipo 2. - La dureza mínima es obligatoria únicamente para las tuercas tratadas térmicamente, y para las que no se puedan someter al ensayo de carga de prueba. Para todas las demás tuercas la dureza mínima se da a título de dato a tener en cuenta. - Para las tuercas de diámetros, nominales, por encima de 39 mm. hasta 100 mm., la dureza se da a título informativo. 2.3.3 Marcado de las tuercas. Las tuercas hexagonales M5, de clases de calidad 8, y las de clase 05, deben ser marcadas con el símbolo de la clase de calidad, y la marca o símbolo de identificación del fabricante encima o al lado; ver fig. 1. El marcado codificado, basado en el sistema de cuadrante horario, no ha encontrado aceptación general. fig. 1. Las tuercas con rosca a izquierda M6 deben ser marcadas con una flecha, orientada hacia la izquierda, en una de sus caras, o con una muesca en los cantos de las caras situada a la mitad de la altura de la tuerca; ver fig. 2. fig. 2. 388
2.4 TUERCAS ISO, PASO FINO NORMA DIN ISO: 898 Parte 6 ISO: 898 Parte 6 NF: - Características mecánicas de las tuercas ISO en acero, con cargas según ISO 898/2 y rosca métrica ISO de paso fino. Las clases de calidad mencionadas, así como sus características mecánicas, se aplican a las tuercas con rosca métrica ISO de paso fino con tolerancias de roscado 6H,de diámetro nominal hasta 39 mm. inclusive; con entrecaras de sobremedida según ISO 272, y altura 0,5 D; ya sean en acero al carbono, o en acero aleado ligeramente, y ensayadas a temperatura ambiente. Además, estas clases de calidad, se aplican únicamente a las tuercas más altas, denominadas "ISO" de DIN 971 Parte 1 y 2 con rosca métrica de paso fino. Esta norma no se aplica a las tuercas que tienen especificaciones particulares, tales como: soldabilidad, resistencia a la corrosión conforme a la DIN 267 Parte 11; resistencia a temperaturas por encima de +300ºC., o por debajo de -50ºC. conforme a la DIN 267 Parte 13; seguridad conforme a la DIN 267 Parte 15. Las tuercas en acero dulce para decoletaje, no deben ser utilizadas a temperaturas por encima de +250ºC. Existe un riesgo incrementado de arrancamiento de la uniones, realizadas con roscas, con tolerancias por encima de 6g/6H. 2.4.1 Nomenclatura de las clases de calidad. Para tuercas de altura nominal 0,8 D, capacidad de carga máxima Clases de calidad de la tuerca Bulones y tornillos a montar Clases de calidad Gama de diámetros Tuercas Estilo 1 Estilo 2 Gama de diámetros 6 6,8 d 39 d 39-8 8,8 d 39 d 39 d 16 10 10,9 d 39 d 16 d 39 12 12,9 d 16 - d 16 La designación de las clases de calidad de estas tuercas consiste en una sola cifra, que corresponde a la primera cifra de la clase de calidad del bulón o del tornillo, con la cual, las tuercas pueden ser roscadas. La combinación conforme a lo indicado en la tabla, está destinada a obtener ensamblajes capaces de asegurar el esfuerzo bajo carga, sin que se produzca el arrancamiento de los hilos de rosca de la tuerca. Por lo general, una tuerca de clase de calidad más alta puede remplazar a una de clase de calidad más baja. Para tuercas de altura nominal 0,5 D 0,8 D, capacidad de carga máxima 2.4.2 Características mecánicas de las tuercas. nominal d Esfuerzo bajo carga HV 04 05 Tuerca mm. N/mm 2 mín. máx. estado estilo Esfuerzo bajo carga HV Tuerca N/mm 2 mín. máx. estado estilo No Templ. 8 d 39 380 188 302 temp. y delg. 500 272 353 ni reven. reven. delg. nominal d Esfuerzo bajo carga HV 6 8 Tuerca mm. N/mm 2 mín. máx. estado estilo Esfuerzo bajo carga 8 d 10 770 no 955 188 10 d 16 780 302 templ. 955 1 16 d 33 870 y 1030 233 33 d 39 930 revenido 1) 1090 nominal d Esfuerzo bajo carga HV Tuerca 8 d 10 890 no 195 302 10 d 16 890 templ. 16 d 33 - y - - 33 d 39 - revenido 8 mm. N/mm 2 mín. máx. estado estilo HV 1) Por encima de los 16 mm. el tratamiento térmico de las tuercas es a discreción del fabricante. 2-250 295 Tuerca N/mm 2 mín. máx. estado estilo templ. y 353 revenido 1 de la tuerca Esfuerzo bajo Esfuerzo bajo carga carga nominal N/mm 2 real N/mm 2 04 400 380 05 500 500 La designación de las clases de calidad de estas tuercas consiste en dos cifras. La primera cifra indica que la capacidad de carga es reducida en comparación con las tuercas de altura nominal 0,8 D. La segunda cifra indica un 1/100 del esfuerzo bajo carga, nominal, en N/mm 2.; ejemplo: la clase de calidad 04 tiene un esfuerzo bajo carga, nominal, de 4 x 100 = 400 N/mm 2. nominal d Esfuerzo bajo carga HV Tuerca mm. N/mm 2 mín. máx. estado estilo www.dexterfasteners.com 389 10 Esfuerzo bajo carga 8 d 10 1100 295 353 templ. 1055 1 10 d 16 1110 revenido 1055 16 d 33 1080 - - - - 33 d 39-1080 - HV Tuerca N/mm 2 mín. máx. estado estilo 250 260 templ. y 353 revenido 2
2.4 TUERCAS ISO, PASO FINO nominal d Esfuerzo bajo carga HV Tuerca mm. N/mm 2 mín. máx. estado estilo 8 d 10 templado 10 d 16 1200 295 353 y 2 16 d 33 revenido 33 d 39 - - - - - - La dureza mínima es obligatoria únicamente para las tuercas tratadas térmicamente, y para las que no se puedan someter al ensayo de carga de prueba. Para todas las demás tuercas la dureza mínima se da a título de dato a tener en cuenta. 12 2.4.3 Marcado de las tuercas. Las tuercas hexagonales M5, de clases de calidad 8, y las de clase 05, deben ser marcadas con el símbolo de la clase de calidad, y la marca o símbolo de identificación del fabricante encima o al lado; ver fig. 1. El marcado codificado, basado en el sistema de cuadrante horario, no ha encontrado aceptación general. fig. 1. Las tuercas con rosca a izquierda M6 deben ser marcadas con una flecha, orientada hacia la izquierda, en una de sus caras, o con una muesca en los cantos de las caras situada a la mitad de la altura de la tuerca; ver fig. 2. fig. 2. 2.5 TUERCAS, ESPECIFICACIONES DE CALIDAD SEGÚN DUREZA NORMA DIN ISO: 267 Parte 24 ISO: - NF: - Características mecánicas de las tuercas en acero. Especificadas en clases de calidad según la dureza. Esta norma da las características mecánicas de las tuercas, que por geometría o dimensiones, no pueden ser sometidas al ensayo de esfuerzo bajo carga de prueba, y no pueden ser especificadas bajo esta característica. Estas tuercas están designadas según la dureza mínima, por lo que no se pueden sacar conclusiones de sus capacidades de carga, ni de arrancamiento de las roscas. Las características funcionales dependen de las formas. Esta norma no se aplica a las tuercas que tienen especificaciones particulares, tales como: soldabilidad, resistencia a la corrosión conforme a la DIN 267 Parte 11; resistencia a temperaturas por encima de +300ºC., o por debajo de -50ºC. conforme a la DIN 267 Parte 13; seguridad conforme a la DIN 267 Parte 15; ni a las tuercas que deben ser sometidas al ensayo de esfuerzo bajo carga de prueba conforme a la ISO 898/2, la DIN 267 Parte 4, y la ISO 898/6. Las tuercas en acero dulce para decoletaje, no deben ser utilizadas a temperaturas por encima de +250ºC. 2.5.2 Características mecánicas de las tuercas. Características mecánicas HV 5 Brinell HB 30 2.5.3 Marcado de las tuercas. 11 H 14 H 17 H 22 H mín. 110 140 170 220 máx. 185 215 245 300 mín. 105 133 162 209 máx. 176 204 233 285 Solamente la clase de calidad 22H debe de ser marcada con el símbolo de la clase de calidad; ver fig. 1. 2.5.1 Nomenclatura de las clases de calidad. Símbolo de clase de calidad La designación de las clases de calidad de estas tuercas consiste en una combinación de una cifra y de una letra. La cifra indica 1/10 de la dureza mínima; ejemplo 14 x 10 = 140 HV. La letra H es la designación para la palabra dureza, Hardness, en inglés. 390 11 H 14 H 17 H 22 H HV 5 min. 110 140 170 220 fig. 1. Las tuercas con rosca a izquierda deben ser marcadas con una flecha, orientada hacia la izquierda, en una de sus caras, o con una muesca en los cantos de las caras situada a la mitad de la altura de la tuerca; ver fig. 2. fig. 2.
2.6 TUERCAS REMACHABLES Gracias a la tuerca remachable, es posible proveer a una chapa fina de un punto de fijación, roscado, de una manera simple, fiable y rápida. Con la ayuda de una herramienta de remachar, la tuerca, ciega, se coloca en unos pocos segundos, por el lado exterior de la construcción. 2.6.1. Características mecánicas de las tuercas remachables. Para asegurar un montaje con éxito, es necesario teladrar o punzonar el agujero de alojamiento con gran precisión. Con la utilización de la tuerca remachable es posible la unión o ensamblaje de diferentes piezas entre ellas: perfiles huecos a chapas, chapas, perfiles estructurales, etc.. Y también proveerlas de agujeros roscados seguros, como puntos de fijación. Combinando la función de tuerca con la de remache de unión. La naturaleza de la aplicación y el entorno en la que deberá trabajar la tuerca tienen, a menudo, un papel determinante en la selección del material de las mismas. Los materiales son, en principio, el acero, el aluminio, el acero inoxidable o el latón Carga a tracción máxima N. Aplicada sobre la rosca de la tuerca Par de apriete máximo N.m. 1) Con en elemento entre la cabeza del tornillo y la cabeza de la tuerca Ejemplos de aplicación. Material Acero Acero Aluminio d Inox Inox Aluminio fig. 1. - Fijación de paneles a soportes metálicos. Montaje de pies regulables en muebles metálicos. M3 4000 2500 1,2 0,7 M4 6800 4000 3,0 2,0 M5 10000 5500 6,0 4,0 M6 15000 8300 10,0 6,0 M8 27000 13000 24,0 15,0 M10 37000 20000 48,0 27,0 M12 54000 28000 82,0 45,0 fig. 2. - Muebles de camping y de jardín plegables. Fijaciones de brazos articulados en parasoles. 1) después del control del par, verificar que le parte montada permanece inmóvil. www.dexterfasteners.com 391
2.7 RELACIÓN ENTRE LA DUREZA Y LA RESISTENCIA A LA TRACCIÓN DE LOS ACEROS Las tres propiedades fundamentales de los metales son: la cohesión, la elasticidad y la plasticidad. La cohesión es la resistencia que oponen los átomos a separarse unos de otros. La elasticidad es la capacidad de recobrar la forma primitiva que tienen los cuerpos elásticos, cuando cesa la causa que los deforma. forma de láminas, la plasticidad se denomina maleabilidad, y si es en forma de hilos, ductilidad. La dureza se define como la resistencia que ofrece el material a ser rayado o penetrado por otro, lo que nos da un valor de la cohesión del mismo y, por tanto, una idea de su resistencia a la tracción. Es por ello que sabiendo la dureza de un acero, podemos saber con bastante seguridad su resistencia a la tracción. La plasticidad es la capacidad de adquirir deformaciones permanentes. Si esta capacidad para la deformación lo es especialmente para el adelgazamiento en 2.7.1 Tablas de durezas con correspondencias. Resist. a la tracción Resist. a la tracción Brinell Bola 10 mm. con 3000 Kg. Rockwell Brinell Bola 10 mm. con 3000 Kg. Rockwell de la huella en mm. C Carga de 150 Kg. y cono de diamante de 120º B Carga de 100 Kg. y bola de 1/16 Shore HS Kg. por mm 2 de la huella en mm. C Carga de 150 Kg. y cono de diamante de 120º B Carga de 100 Kg. y bola de 1/16 Shore HS Kg. por mm 2 3,40 321 34 108 327 45 109 3,45 311 33 108 316 44 106 3,50 302 32 107 305 43 103 3,55 293 31 106 296 42 100 3,60 285 30 105 287 40 98 3,65 277 29 104 279 39 95 3,70 269 28 104 270 38 92 3,75 262 26 103 263 37 90 3,80 255 25 102 256 37 88 3,85 248 24 102 248 36 86 3,90 241 23 100 241 35 84 3,95 235 22 99 235 34 82 4,00 229 21 98 229 33 80 4,05 223 20 97 223 32 78 4,10 217 18 96 217 31 75 4,15 212 17 96 212 31 73 4,20 207 16 95 207 30 71 4,25 202 15 94 202 30 70 4,30 197 13 93 197 29 68 4,35 192 12 92 192 28 67 4,40 187 10 91 187 28 66 4,45 183 9 90 183 27 64 4,50 179 8 89 179 27 63 4,55 174 7 88 174 26 61 4,60 170 6 87 170 26 60 4,65 166 4 86 166 25 59 4,70 163 3 85 163 25 58 4,75 159 2 84 159 24 56 4,80 156 1 83 156 24 55 4,85 153 82 153 23 54 4,90 149 81 149 23 53 4,95 146 80 146 22 52 5,00 143 79 143 22 51 5,05 140 78 140 21 50 5,10 137 77 137 21 49 5,15 134 76 134 21 48 5,20 131 74 131 20 47 5,25 128 73 128 20 46 5,30 126 72 126 45 5,35 124 71 124 44 5,40 121 70 121 44 5,45 118 69 118 43 5,50 116 68 116 42 5,55 114 67 114 41 5,60 112 66 112 40 5,65 109 65 109 39 5,70 107 64 107 38 5,75 105 62 105 37 5,80 103 61 103 37 5,85 101 60 101 36 5,90 99 59 99 36 5,95 97 57 97 35 6,00 95 56 95 34 392
2.8 PARES DE APRIETE 2.8.1 Tablas de pares de apriete. Pares de apriete para tornillos tipo Shank Bolts codin-931 DIN-933 paso Pares de apriete para tornillos tipo y DIN-933 grueso. con rosca métrica de paso grueso Pares de apriete para espárragos de caña reducida con rosca métrica de paso grueso Tamaño Grado Par de apiete M A en Nm para μ Κ = 0,08 0,10 0,12 0,14 0,16 0,20 0,24 Tamaño Grado Par de apiete M A en Nm para μ Κ = 0,08 0,10 0,12 0,14 0,16 0,20 0,24 M4 M5 M6 M7 M8 M10 M12 M14 M16 M18 M20 M22 M24 M27 M30 M33 M36 M39 8.8 2,2 2,5 2,8 3,1 3,3 3,7 4,0 10.9 3,2 3,7 4,1 4,5 4,9 5,4 5,9 12.9 3,8 4,3 4,8 5,3 5,7 6,4 6,9 8.8 4,3 4,9 5,5 6,1 6,5 7,3 7,9 10.9 6,3 7,3 8,1 8,9 9,6 10,7 11,6 12.9 7,4 8,5 9,5 10,4 11,2 12,5 13,5 8.8 7,4 8,5 9,5 10,4 11,2 12,5 13,5 10.9 10,9 12,5 14,0 15,5 16,5 18,5 20,0 12.9 12,5 14,5 16,5 18,0 19,5 21,5 23,5 8.8 12,0 14,0 15,5 17,0 18,5 21,0 22,5 10.9 17,5 20,5 23,0 25 27 31 33 12.9 20,5 24,0 27 30 32 36 39 8.8 18 20,5 23 25 27 31 33 10.9 26 30 34 37 40 45 49 12.9 31 35 40 43 47 53 57 8.8 36 41 46 51 55 62 67 10.9 52 60 68 75 80 90 98 12.9 61 71 79 87 94 106 115 8.8 61 71 79 87 94 106 115 10.9 90 104 117 130 140 155 170 12.9 105 121 135 150 160 180 195 8.8 97 113 125 140 150 170 185 10.9 145 165 185 205 220 250 270 12.9 165 195 215 240 260 290 320 8.8 145 170 195 215 230 260 280 10.9 215 250 280 310 340 380 420 12.9 250 300 330 370 400 450 490 8.8 210 245 280 300 330 370 400 10.9 300 350 390 430 470 530 570 12.9 350 410 460 510 550 620 670 8.8 300 350 390 430 470 530 570 10.9 420 490 560 620 670 750 820 12.9 500 580 650 720 780 880 960 8.8 400 470 530 580 630 710 780 10.9 570 670 750 830 900 1020 1110 12.9 670 780 880 970 1050 1190 1300 8.8 510 600 670 740 800 910 990 10.9 730 850 960 1060 1140 1300 1400 12.9 850 1000 1120 1240 1350 1500 1650 8.8 750 880 1000 1100 1200 1350 1450 10.9 1070 1250 1400 1550 1700 1900 2100 12.9 1250 1450 1650 1850 2000 2250 2450 8.8 1000 1190 1350 1500 1600 1800 2000 10.9 1450 1700 1900 2100 2300 2600 2800 12.9 1700 2000 2250 2500 2700 3000 3300 8.8 1400 1600 1850 2000 2200 2500 2700 10.9 1950 2300 2600 2800 3100 3500 3900 12.9 2300 2700 3000 3400 3700 4100 4500 8.8 1750 2100 2350 2600 2800 3200 3500 10.9 2500 3000 3300 3700 4000 4500 4900 12.9 3000 3500 3900 4300 4700 5300 5800 8.8 2300 2700 3000 3400 3700 4100 4500 10.9 3300 3800 4300 4800 5200 5900 6400 12.9 3800 4500 5100 5600 6100 6900 7500 M4 M5 M6 M7 M8 M10 M12 M14 M16 M18 M20 M22 M24 M27 M30 M33 M36 M39 8.8 10.9 12.9 8.8 3,0 3,4 3,8 4,1 4,4 4,8 5,2 10.9 4,4 5,0 5,5 6,0 6,4 7,1 7,6 12.9 5,1 5,8 6,5 7,0 7,5 8,3 8,9 8.8 5,1 5,8 6,5 7,0 7,5 8,2 8,8 10.9 7,5 8,6 9,5 10,3 11,0 12,1 13,0 12.9 8,8 10,0 11,1 12,0 13,0 14,0 15,0 8.8 8,5 9,8 10,9 11,9 12,5 14,0 15,0 10.9 12,5 14,5 16,0 17,5 18,5 20,5 22,0 12.9 14,5 17,0 18,5 20,5 22,0 24,0 26 8.8 12,4 14,0 16,0 17,0 18,5 20,5 21,5 10.9 18,0 21,0 23,0 25,0 27,0 30,0 32,0 12.9 21,5 24,5 27,1 30,0 32,0 35,0 37,0 8.8 25 29 32 35 37 41 44 10.9 37 42 47 51 55 60 65 12.9 43 49 55 60 64 71 76 8.8 43 49 55 60 64 71 76 10.9 63 73 81 88 94 104 112 12.9 74 85 95 103 110 122 130 8.8 69 79 88 96 103 114 122 10.9 101 116 130 140 150 165 180 12.9 118 135 150 165 175 195 210 8.8 106 123 135 150 160 180 195 10.9 155 180 200 220 235 260 280 12.9 185 210 235 280 280 310 330 8.8 150 175 195 210 225 250 270 10.9 215 245 280 300 320 360 380 12.9 250 290 320 350 380 420 450 8.8 215 250 280 300 330 360 390 10.9 310 350 400 430 460 520 560 12.9 360 410 460 510 540 610 650 8.8 290 340 380 420 450 500 540 10.9 420 480 540 590 640 710 770 12.9 490 560 630 690 740 830 900 8.8 370 430 480 520 560 620 670 10.9 530 610 680 740 800 890 960 12.9 620 710 800 870 940 1040 1120 8.8 550 640 720 790 850 940 1020 10.9 780 910 1020 1120 1200 1350 1450 12.9 920 1060 1190 1300 1400 1550 1700 8.8 740 860 970 1060 1140 1250 1350 10.9 1060 1230 1400 1500 1600 1800 1950 12.9 1240 1450 1600 1750 1900 2100 2300 8.8 1010 1180 1300 1450 1550 1750 1900 10.9 1450 1700 1900 2050 2250 2500 2700 12.9 1700 1950 2200 2400 2600 2900 3100 8.8 1300 1500 1700 1850 2000 2250 2400 10.9 1850 2150 2400 2600 2800 3200 3400 12.9 2150 2500 2800 3100 3300 3700 4000 8.8 1700 1950 2200 2400 2600 2900 3200 10.9 2400 2800 3100 3500 3700 4200 4500 12.9 2800 3300 3700 4000 4400 4900 5300 www.dexterfasteners.com 393
2.8 PARES DE APRIETE Pares de apriete para tornillos tipo DIN-931 y DIN-933 con rosca métrica de paso fino Tamaño Grado Par de apiete M A en Nm para μ Κ = 0,08 0,10 0,12 0,14 0,16 0,20 0,24 Tamaño Grado Par de apiete M A en Nm para μ Κ = 0,08 0,10 0,12 0,14 0,16 0,20 0,24 M8x1 M9x1 M10x1 M10x1,25 M12x1,25 M12x1,5 M14x1,5 M16x1,5 M18x1,5 M18x2 M20x1,5 M22x1,5 M24x1,5 M24x2 M27x1,5 M27x2 M30x1,5 M30x2 M33x1,5 M33x2 394 8.8 19 22 24,5 27 30 33 36 10.9 28 32 36 40 43 49 53 12.9 32 38 43 47 51 57 62 8.8 27 32 36 40 43 49 53 10.9 40 46 53 58 63 71 78 12.9 46 54 62 68 74 83 91 8.8 39 45 52 57 62 70 77 10.9 57 67 76 84 91 103 113 12.9 66 78 89 98 107 121 130 8.8 37 43 49 54 58 66 72 10.9 55 64 72 79 86 97 105 12.9 64 74 84 93 100 113 123 8.8 65 77 87 96 104 118 130 10.9 96 112 125 140 150 175 190 12.9 112 130 150 165 180 205 225 8.8 63 74 83 92 99 112 122 10.9 93 108 122 135 145 165 180 12.9 109 125 145 155 170 190 210 8.8 103 121 135 150 165 185 205 10.9 150 175 200 220 240 270 300 12.9 175 205 235 260 280 320 350 8.8 155 180 205 230 250 280 310 10.9 225 270 300 340 370 420 450 12.9 270 310 360 390 430 490 530 8.8 230 270 310 350 380 430 470 10.9 330 390 440 490 540 610 670 12.9 380 450 520 580 630 710 780 8.8 220 260 290 330 350 400 430 10.9 320 370 420 460 500 570 620 12.9 370 430 490 540 590 660 720 8.8 320 380 430 480 530 600 660 10.9 460 540 620 690 750 850 940 12.9 530 630 720 800 880 1000 1090 8.8 430 510 580 640 700 800 880 10.9 610 720 820 920 1000 1140 1250 12.9 710 840 960 1070 1170 1350 1450 8.8 640 700 760 830 890 1020 1140 10.9 900 990 1090 1180 1270 1450 1630 12.9 1060 1170 1270 1380 1480 1690 1910 8.8 540 640 730 810 890 1010 1100 10.9 780 920 1040 1160 1250 1450 1550 12.9 910 1070 1220 1350 1500 1700 1850 8.8 920 1010 1110 1200 1290 1480 1670 10.9 1310 1440 1580 1710 1840 2110 2380 12.9 1530 1690 1850 2000 2160 2470 2780 8.8 790 940 1070 1190 1300 1500 1600 10.9 1130 1350 1500 1700 1850 2100 2300 12.9 1300 1550 1800 2000 2150 2450 2700 8.8 1280 1410 1540 1670 1800 2060 2320 10.9 1820 2000 2190 2370 2560 2930 3300 12.9 2130 2340 2560 2780 2990 3430 3860 8.8 1240 1370 1490 1610 1740 1990 2240 10.9 1770 1940 2120 2300 2480 2830 3190 12.9 2070 2270 2480 2690 2900 3310 3730 8.8 1700 1880 2050 2220 2400 2740 3090 10.9 2430 2670 2920 3170 3410 3910 4400 12.9 2840 3130 3420 3710 4000 4570 5150 8.8 1450 1750 2000 2250 2450 2800 3100 10.9 2100 2500 2800 3200 3500 4000 4300 12.9 2450 2900 3300 3700 4100 4600 5100 M36x1,5 M36x3 M39x1,5 M39x3 Tamaño 8.8 2230 2450 2680 2910 3140 3590 4050 10.9 3170 3490 3820 4140 4470 5110 5760 12.9 3710 4090 4470 4850 5230 5980 6740 8.8 1850 2200 2500 2800 3000 3400 3700 10.9 2600 3100 3500 3900 4300 4900 5300 12.9 3100 3600 4100 4600 5000 5700 6200 8.8 2850 3140 3430 3720 4010 4600 5180 10.9 4050 4470 4890 5300 5720 6550 7380 12.9 4740 5230 5720 6200 6690 7670 8640 8.8 2350 2800 3200 3600 3900 4400 4800 10.9 3400 4000 4600 5100 5500 6300 6900 12.9 3900 4700 5300 5900 6500 7400 8100 Pares de apriete para espárragos de caña reducida con rosca métrica de paso fino M8x1 M9x1 M10x1 M10x1,25 M12x1,25 M12x1,5 M14x1,5 M16x1,5 M18x1,5 M18x2 M20x1,5 M22x1,5 Grado Par de apiete M A en Nm para μ Κ = 0,08 0,10 0,12 0,14 0,16 0,20 0,24 8.8 13,5 15,5 17,5 19 20,5 23 24,5 10.9 20 23 26 28 30 34 36 12.9 23,5 27 30 33 35 39 42 8.8 19,5 23 26 28 30 34 37 10.9 29 34 38 41 45 50 54 12.9 34 39 44 49 52 58 63 8.8 29 33 37 41 44 50 54 10.9 42 49 55 61 65 73 79 12.9 49 57 64 71 76 85 92 8.8 27 31 35 38 41 45 49 10.9 39 45 51 56 60 67 72 12.9 46 53 60 65 70 78 84 8.8 48 56 63 69 74 83 90 10.9 71 82 92 101 109 122 130 12.9 83 96 108 119 130 145 155 8.8 46 53 59 64 69 77 83 10.9 67 77 87 95 102 113 122 12.9 78 91 101 111 119 130 145 8.8 75 88 99 108 117 130 140 10.9 111 130 145 160 170 190 205 12.9 130 150 170 185 200 225 240 8.8 115 135 150 165 180 200 220 10.9 170 195 220 245 260 300 320 12.9 195 230 260 290 310 350 370 8.8 175 205 230 250 270 310 330 10.9 245 290 330 360 390 440 470 12.9 290 340 380 420 460 510 560 8.8 160 190 210 230 250 280 300 10.9 230 270 300 330 360 400 430 12.9 270 310 350 390 420 460 500 8.8 240 290 320 360 390 430 470 10.9 350 410 460 510 550 620 670 12.9 400 480 540 590 640 720 790 8.8 320 380 430 480 520 590 640 10.9 460 540 620 680 740 830 900 12.9 540 640 720 800 870 980 1060
2.8 PARES DE APRIETE Pares de apriete para espárragos de caña rebajada con rosca métrica de paso fino (Cont.) Tamaño Grado Par de apiete M A en Nm para μ Κ = 0,08 0,10 0,12 0,14 0,16 0,20 0,24 Tamaño Grado Par de apiete M A en Nm para μ Κ = 0,08 0,10 0,12 0,14 0,16 0,20 0,24 M24x1,5 M24x2 M27x1,5 M27x2 M30x1,5 M30x2 8.8 480 530 580 620 670 750 860 10.9 680 750 820 890 960 1090 1230 12.9 800 880 960 1040 1120 1280 1440 8.8 410 480 540 600 650 730 790 10.9 580 680 770 850 920 1030 1120 12.9 680 800 900 1000 1080 1210 1300 8.8 700 770 840 910 980 1120 1270 10.9 990 1100 1200 1300 1400 1600 1800 12.9 1160 1280 1400 1520 1640 1870 2110 8.8 600 700 800 880 960 1080 1170 10.9 850 1000 1140 1250 1350 1550 1650 12.9 1000 1170 1350 1450 1600 1800 1950 8.8 970 1070 1170 1270 1370 1570 1770 10.9 1380 1520 1670 1810 1950 2230 2510 12.9 1620 1790 1950 2120 2280 2610 2940 8.8 930 1030 1120 1210 1310 1490 1680 10.9 1330 1460 1590 1730 1860 2130 2390 12.9 1550 1710 1870 2020 2180 2490 2800 M33x1,5 M33x2 M36x1,5 M36x3 M39x1,5 M39x3 8.8 1300 1440 1570 1700 1830 2100 2360 10.9 1860 2050 2230 2420 2610 2990 3370 12.9 2170 2390 2610 2840 3060 3500 3940 8.8 1120 1300 1500 1650 1800 2050 2200 10.9 1600 1900 2150 2400 2600 2900 3200 12.9 1850 2200 2500 2800 3000 3400 3700 8.8 1710 1880 2060 2230 2410 2760 3110 10.9 2430 2680 2930 3180 3430 3920 4420 12.9 2850 3140 3430 3720 4010 4590 5170 8.8 1400 1600 1850 2000 2200 2450 2700 10.9 1950 2300 2600 2900 3100 3500 3800 12.9 2300 2700 3100 3400 3600 4100 4400 8.8 2190 2410 2640 2860 3090 3540 3990 10.9 3120 3440 3760 4080 4400 5040 5680 12.9 3650 4020 4400 4770 5150 5900 6650 8.8 1800 2100 2400 2600 2800 3200 3500 10.9 2500 3000 3400 3700 4100 4600 4900 12.9 3000 3500 4000 4400 4700 5300 5800 2.8.2 Coeficientes de fricción. a) Coeficientes de fricción en función de las superficies μ G Rosca Rosca externa, tornillo Material Acero Rosca Material Recubrim. Recubrimiento Fabr. Fabricación Lubricac. Seco Óxido negro o fosfatado Conformado Cortado Engrasado MoS 2 Engrasado Zincado (Zn6) Cadmiado (Cd6) Conformado o cortado Seco Engrasado Seco Engrasado Adhesivo Seco Ninguno 0,12 0,10 0,08 0,10 0,10 0,08 0,16 a 0,18 a 0,16 a 0,12 a 0,16 a 0,18 a 0,14 a 0,25 Rosca interna, tuerca Acero Al / Mg GG/GTS Ninguno Ninguno Cadmiado Zincado Cortado Seco 0,10 0,12 0,10 0,14 a 0,16 a 0,20 a 0,18 a 0,25 0,08 0,12 0,12 a 0,14 a 0,16 a 0,14 0,10 0,10 0,10 0,08 a 0,18 a 0,18 a 0,18 a 0,16 0,08 a 0,20 www.dexterfasteners.com 395
2.8 PARES DE APRIETE μ G Superficie de rozamiento Cabeza del tornillo Superficie de rozamiento Material Recubrim. Material Recubrimiento Fabr. Fabricación Lubricac. Seco Acero Óxido negro o fosfatado Forjado Torneado Basto Engrasado MoS 2 Engrasado MoS 2 Engrasado Zincado (Zn6) Cadmiado (Cd6) Forjado Seco Engrasado Seco Engrasado Superficie antagonista Acero Al / Mg GG/GTS Ninguno Cadmio Zincado Ninguno Mecanizado Basto Mecanizado Basto Seco 0,16 0,10 0,16 0,10 0,08 a 0,22 a 0,18 a 0,22 a 0,18 a 0,16 0,12 0,10 0,08 0,10 0,08 0,08 0,08 0,10 a 0,18 a 0,18 a 0,18 a 0,12 a 0,18 a 0,12 a 0,16 a 0,14 0,10 a 0,16 0,10 0,10 0,16 0,10 a 0,16 a 0,18 a 0,20 a 0,18 0,08 a 0,16 0,12 0,12 a 0,20 a 0,14 0,10 0,08 0,10 a 0,18 a 0,18 a 0,16 0,14 0,10 0,14 0,10 0,10 0,08 a 0,20 a 0,18 a 0,22 a 0,18 a 0,16 a 0,16 0,08 a 0,20 b) Coeficientes de fricción para tuercas y tornillos de acero inoxidable Material de la superficie antagonista Material del tornillo Material de la tuerca Sobre la rosca Lubricante Dentro la rosca Elasticidad de la unión Coeficiente de fricción Sobre la rosca μ G Dentro la rosca μ K Ninguno Ninguno 0,26 a 0,50 0,35 a 0,50 Lubricante especial (base de cloroparafina) Muy alta 0,12 a 0,23 0,08 a 0,12 A2 Grasa para proteger la corrosión 0,26 a 0,45 0,25 a 0,35 A2 A2 Ninguno Ninguno Lubricante especial (base de cloroparafina) Baja 0,23 a 0,35 0,12 a 0,16 0,10 a 0,16 0,08 a 0,12 AlMgSi Ninguno Lubricante especial (base de cloroparafina) Muy alta 0,32 a 0,43 0,08 a 0,11 0,28 a 0,35 0,08 a 0,11 396
2.9 DIMENSIONADO DE UNIONES ATORNILLADAS 2.9.1 Estimación de los diámetros de los tornillos. 2 niveles para las cargas axiales aplicadas dinámica o excéntricamente, o, 1 2 3 4 Diámetro nominal en mm. Carga en N Clase de calidad 12,9 10,9 8,8 250 400 630 1000 1600 3 3 3 2500 3 3 4 4000 4 4 5 6300 4 5 5 10000 5 6 8 16000 6 8 8 25000 8 10 10 40000 10 12 14 63000 12 14 16 100000 16 16 20 160000 20 20 24 250000 24 27 30 400000 30 36 630000 36 1 nivel para cargas de trabajo aplicadas dinámica y concentricamente, o aplicadas estática y excéntricamente, o, 0 niveles para cargas axiales aplicadas estática y concentricamente. Ejemplo: Una unión está cargada dinámica y excéntricamente por la carga axial F A = 8500N. Un tornillo de calidad 12.9 debe de montarse empleando una llave dinamométrica. A. 10.000N es la carga próxima más grande respecto a F A. En la columna 1. B. Subir dos niveles ya que la carga es axial excéntrica y dinámica; tenemos F Mmím. = 25000N. C. Subir un nivel, por el empleo de una llave dinamométrica; F Mmáx. = 40.000N. D. Para F Mmáx. = 40.000N. encontramos en la columna dos, clase de calidad 12.9 el tornillo M10. Pasos: C. La carga máxima de presión (unión), F Mmáx. inicialmente necesaria, se determina incrementando: 2 niveles en el caso de apretar el tornillo con una herramienta normal, o, 1 nivel en el caso de apretar con una llave dinamométrica, o una herramienta que controle la medición del par dinámico o la medición de la elongación del tornillo, o, 0 niveles en el caso de apriete mediante el control de ángulo en la zona plástica o controlando el limite elástico mediante un ordenador. D. Para un nivel determinado las columnas 2 a 4 dan las dimensiones del necesarias del tornillo en mm. en función de la clase de calidad del tornillo seleccionado. A. Seleccionar la carga mas baja de la columna 1 que este por encima de la carga de trabajo F AQ. que actúa sobre las uniones atornilladas. 2.9.2 Longitud de roscado útil para agujeros ciegos. B. La carga mínima de presión (unión), necesaria F Mmín. es determinada subiendo niveles en la columna 1 según sea la aplicación: 4 niveles o más para las cargas o dinámicas transversales, o, Clase de calidad del tornillo Finura de la rosca d/p 8.8 8.8 10.9 10.9 <9 9 <9 9 AlCuMg 1 F40 1,1 d 1,4 d GG-22 1,0 d 1,2 d 1,4 d St37 1,0 d 1,25 d 1,4 d St50 0,9 d 1,0 d 1,2 d C45V 0,8 d 0,9 d 1,0 d www.dexterfasteners.com 397
2.9 DIMENSIONADO DE UNIONES ATORNILLADAS 2.9.3 Presión superficial máxima. Material Resistencia a la tracción R m en N/mm 2 Presión de la superfície limite*) p G en N/mm 2 Material Resistencia a la tracción R m en N/mm 2 Presión de la superfície limite*) p G en N/mm 2 St37 370 260 St50 500 420 C45 800 700 42 CrMo4 1000 850 30 CrNiMo8 1200 750 X5CrNiMo1810**) 500 a 700 210 X10CrNiMo189**) 500 a 750 220 Inoxidable, precipitación 1200 a 1500 1000 a 1250 material endurecido Titanio, 390 a 540 300 Ti-6Al-4V 1100 1000 GG 15 150 600 GG 25 250 800 *) Para roscado a máquina los valores de presión de supeficie pueden reducirse hasta un 25%. GG 35 350 900 GG 40 400 1100 GGG 35,3 350 480 GD MgAl9 300 (200) 220 (140) GK MgAl9 200 (300) 140 (220) GK AlSi6 Cu4 200 AlZnMgCu 0,5 450 370 Al 99 160 140 GFK compuesto (plástico reforzado 120 con vidrio) CFK compuesto (carbono con fibra 140 epoxi) **) Para materiales trabajados en frio, el límite de presión de superficie puede ser considerablemente más alto. 2.9.4 Medidas para mejorar la fuerza de apriete en las uniones atornilladas. Influencia sobre la fuerza de resistencia por: 1) Reducción del diámetro de la rosca d. 2) Aumento de la precarga. 3) Material del tornillo y fuerza del material del tornillo. Efectividad de esta medida para un incremento en la fuerza de resistencia. Posible mejora destacada dentro del rango d < 40 mm. Mejora destacada debido indirectamente a la reducción de fuerzas en el tornillo. Ninguna mejora directa debida a una capacidad de carga incrementada. Mejora insignificante por selección del material del tornillo. Mejora directa insignificante por la resistencia del material del tornillo. Sólo indirecta para precargas mas más altas. Razón El incremento en la fuerza de resistencia con la reducción del diámetro de rosca está atribuida a la influencia de la medida del tornillo sobre las propiedades mecánicas, efecto micro-estructural. Con una precarga creciente, las fuerzas de cohesión residuales de la unión también decrecen. Así, el peligro de apertura de una cara de dicha unión se reduce. Por lo tanto, el tornillo está sujeto a un esfuerzo adicional reducido. Para tornillos de rosca hecha por rodadura, después de un incremento de la temperatura, la fuerza de resistencia disminuye con una aumento de la precarga debido a la reducción de la tensión compresiva residual. No es posible en tornillos de rosca hecha por rodadura, antes del tratamiento de calor, porque no hay dependencia de la precarga. El efecto de entalla dominante suprime una influencia del material, una vez la capacidad de fluidez del material es suficientemente alta como para prevenir daños durante la instalación tirando de la capa de superficie altamente solicitada en el menor diámetro. Igualmente, el efecto beneficioso de una dureza más elevada es contrarrestado por una sensitividad del efecto de entalla más elevada. 4) Lubricación en la rosca. Posible mejora limitada. Las resistencia al los repetidos movimientos provocada por el rozamiento entre la rosca del tornillo y los flancos de la tuerca son reducidos considerablemente con un buen lubricante. 5) Roscado por rodadura después del tratamiento de calor (R.T.A.H.T.) Mejora destacada (hasta un 100%) especialmente para precargas bajas. Para precargas altas este efecto positivo se reduce. La fuerza compresiva residual, inducida por la fabricación, tiene un efecto aumentador sobre la resistencia especialmente para precargas bajas. Con un incremento de la fuerza de precarga, la influencia de la fuerza compresiva residual se reduce: dependencia de la precarga de los tornillos RTAHT. Para precargas en el rango de las cargas de elasticidad de los tornillos, el efecto de la fuerza compresiva residual puede desaparecer casi totalmente. 6) Carburización de la superficie o descarburación de la superficie. 398 Posible mejora limitada. 7) Incremento en el paso de rosca. Posible mejoría limitada. Una superficie carburizada y frágil, puede derivar en daños tempranos debido a la reducida capacidad de fluidez del metal. Una superficie descarburizada de todos modos, no tiene ningún efecto sobre la fuerza de resistencia. Es verdad que con un paso creciente, el efecto de entalla en la rosca se reduce, debido al mayor radio en la raíz de los hilos de rosca. Por otra parte, el diámetro menor de los hilos de rosca decrece. Por lo tanto, la influencia del efecto de entalla es compensado. Para roscas relativamente buenas (d/p>12) y para una resistencia alta del material ( 12,9), el efecto de de entalla domina. Aquí, un incremento del paso causa una mejora en la resistencia.
2.9 DIMENSIONADO DE UNIONES ATORNILLADAS Influencia sobre la fuerza de resistencia por: 8) Incremento de la holgura de rosca. 9) Diferencia en el paso entre la rosca de la tuerca y la rosca del tornillo. 10) Incremento del radio R en la raíz de la rosca. Efectividad de esta medida para un incremento en la fuerza de resistencia. Mejora posible; por ejemplo: selección de tolerancias, e. Posible mejora considerable. No hay mejora significativa posible. Razón Un incremento de la holgura de la rosca conlleva una mejor resiliencia de flexión de los hilos de rosca. Por lo tanto la distribución de carga en la tuercas se hace más homogénea. Un paso reducido en la rosca del tornillo, comparado con el de la rosca de la tuerca, modifica la distribución de la carga sobre los la unión de los hilos. Con un cambio de paso, controlado con cuidado, la carga del primer hilo de rosca en la tuerca puede ser reducida sustancialmente y, por lo tanto, la fuerza de resistencia puede ser incrementada. Una mejora en la fuerza de resistencia se podría esperar reduciendo la concentración de tensiones, en la raíz de los hilos de rosca, utilizando un mayor radio, y por lo tanto, aumentando el diámetro interior. De todos modos, esta mejora es contrarrestada por el efecto simultáneo de una distribución menos homogénea de los esfuerzos en zona de unión entre roscas. 11) Reducción del módulo de elasticidad del material de la tuerca. Posible mejora destacada. Con una disminución en los módulos de elasticidad del material de la tuerca, se incrementa la resiliencia de flexión de los hilos de rosca de la tuerca. Por lo tanto, la distribución de cargas se hace más homogénea, apareciendo una reducción de la carga en el primer hilo de rosca de la tuerca, el más solicitado. 12) Tratamiento de Nitruración. Mejora posible sólo para precargas bajas. La mejora de la resistencia causada por un incremento en la fuerza/resistencia de la capa superficial y especialmente por la fuerza compresiva residual no tiene ningún efecto en el caso de precargas altas, porque allí, las capas de superficie relativamente frágiles empezarían a fracturarse. 13) Galvanizado o zincado en caliente. No hay mejora posible, si embargo podría haber una deterioro. Ningún deterioro debido a capas de galvanizadas de cadmio o zinc, relativamente blandas. La resistencia se puede reducir para capas de níquel o cromo, si se produce una tensión de tracción residual, en la capa, causada por condiciones de deposición. También, capas relativamente frágiles de aleaciones de hierro-zinc, que son producidas durante la galvanización en caliente, reducen la resistencia del orden del 15%. 14) Técnica de fabricación: con o sin arranque de viruta. 15) Incremento del contacto entre las roscas. Mejora obtenida por el método de fabricación sin cortar. Mejora de la resistencia, con incremento de la zona de contacto de las roscas. Una superficie suave, lisa, como es típica en los roscas fabricadas con un proceso sin arranque de viruta, no puede conseguirse, generalmente, mediante técnicas de cortado del metal: torneado, fresado,(sin efecto de entalla). Además, es posible que, por ejemplo, se produzcan fuerzas de tracción residual, que son perjudiciales para la resistencia. Con un incremento, creciente, de la superficie de contacto entre las roscas, la distribución de la fuerza total del tornillo sobre los hilos de rosca de la tuerca se ve modificada ventajosamente. Así sí la carga del primer hilo de rosca en la tuerca se ve reducida. 16) Forma de la tuerca. Posible mejora destacada. La distribución de la carga puede ser influenciada, de manera efectiva, por la forma de la tuerca. Por ejemplo, la llamada tuerca de tensión de forma cónica. 17) Reducción de la fuerza/resistencia del material del tuerca. 18) Resiliencia del tornillo y partes de unión. Posible mejora destacada. Posible mejoría destacada para δ s altas y δ p bajas. Con una disminución de la fuerza del material de la tuerca, aumenta la deformación plástica de los hilos de rosca de la tuerca. Por lo tanto la distribución de la carga en los hilos de rosca se vuelve más repartida y homogénea. Una altura superior a la "crítica" es una condición para la capacidad de carga de la unión. Una reducción de las fuerzas del tornillo adicionales se consigue mediante una resiliencia del tornillo altamente elástica y una resiliencia de las partes a unir poco elástica. 19) Excentricidad de la componente de carga de trabajo, F A. 20) Nivel de introducción de carga del componente de carga de trabajo F A. Posible mejoría destacada mediante una reducción de 'a'. Posible mejora destacada cambiando el nivel de introducción de la carga, hacia la interfase. Bajo las suposiciones echas en la sección 3.2.2.2.1, la F SA disminuye cuando la 'a' disminuye de acuerdo con la ecuación (3.40). Además, con una 'a' que disminuye, el apertura de uno de los lados de la unión se reduce. En el caso de apertura de un lado, se produce un aumento drástico de fuerza adicional en el tornillo, de acuerdo con las leyes de la palanca. Una cambio del nivel de introducción de carga hacia el interfase causa una disminución del factor n. Por lo tanto, la fuerza de adicional del tornillo es reducida. www.dexterfasteners.com 399